如何使用對消驅(qū)動電路提高共模抑制比

2013-08-21 09:16 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:洛小辰

心電檢測是在強(qiáng)共模干擾下的微弱信號檢測,為了提高電路的共模抑制比,常采用對消驅(qū)動電路(右腿驅(qū)動)來提高共模抑制比。

心電信號是人體特定的點(diǎn)與點(diǎn)之間的差模電壓,信號幅度在0.5mV~8mV之間,典型值為1mV.心電受到的工頻干擾非常強(qiáng),一般情況下人體的工頻幅值在V級,比心電信號大3個數(shù)量級,工頻干擾常以共模形式出現(xiàn)。

在如此強(qiáng)的工頻干擾中檢測出微弱的心電信號是一大挑戰(zhàn),這就要求運(yùn)放具有很高的共模抑制比,一般要求在60~120dB之間,太低了影響心電圖機(jī)性能,太高的運(yùn)放成本上會讓人難以接受。采用高共模抑制比的前置放大器,如在50Hz時80dB共模抑制比的儀表放大器是屬于性能比較好的產(chǎn)品,這樣工頻干擾的幅值還是達(dá)到了信號幅值的十分之一,對于醫(yī)生診斷來說是不能接受的,心電圖機(jī)普遍采用對消驅(qū)動電路來進(jìn)一步增強(qiáng)共模抑制能力。

1

圖1:對消驅(qū)動模型

U2A和R9,R10,R11,C7共同組成了右腿驅(qū)動電路,其原理是通過R6,R7從人體取出共模電壓反向加到人體。下面我們通過公式來說明對消驅(qū)動的作用,計算中忽略C5,C6,1A,U1B 的誤差對共模抑制比的影響,同時R10和C7是為了系統(tǒng)穩(wěn)定而設(shè)計的,不影響低頻時共模抑制比的計算,計算時忽略,公式推導(dǎo)如下:

U1A,U1B作用是阻抗變換的跟隨器,有:

Vcom=Vin (1)

U2A 組成了一個反向放大器,其傳遞函數(shù)為:

Vout=-(R9*Vcom)/R8 (2)

根據(jù)基爾霍夫電流定律有:

(V1-Vin)* jwC11=Vin* jwC2+(Vin-Vout )/R11 (3)

得到Vin傳遞函數(shù)為:

Vin=R8*R11*JWC2/(R8*R11* jwC1+R8*R11* jwC2+jwC1* jwC2*R8+ jwC1* jwC2*R9 ) (4)

帶入常用電路的典型參數(shù):

R8=10kΩ,R11=100kΩ,R9=1M,C2=100pf不考慮電容的相位影響,略去極小項則:

Vin=R8*R11* jwC2/(R8+R9) (5)

在以上參數(shù)下Vsub>in幅值為:

Vin=1 /3000=-69dB (6)

按照上述參數(shù)設(shè)計的右腿驅(qū)動電路理論上可以提供69dB的共模抑制比,這是一個對消驅(qū)動簡化模型,實(shí)際電路中考慮到阻容的誤差,濾波電容對相位的影響,運(yùn)放的延遲等等,右腿驅(qū)動的共模抑制能力會劣化甚至產(chǎn)生震蕩,具體的電路需要根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。


監(jiān)護(hù)設(shè)備 心電監(jiān)測 驅(qū)動電路

相關(guān)閱讀

暫無數(shù)據(jù)

一周熱門

  • 合翔電子X中之杰智能:揭秘一家離散制造企業(yè)的柔性智造秘訣!
    合翔(常州)電子有限公司成立于1996年,主要生產(chǎn)蜂鳴器并廣泛應(yīng)用于汽車、筆記本電腦、家用電器等領(lǐng)域。公司有BYD、奇瑞
  • AI 推動未來科學(xué) 晶泰科技共襄未來科學(xué)大獎周
    近日,為期五天的未來科學(xué)大獎周在中國香港舉辦。未來科學(xué)大獎周旨在弘揚(yáng)科學(xué)精神,禮贊科學(xué)成就,以前瞻視角引領(lǐng)公眾探尋世界科
  • Quobly宣布容錯量子計算關(guān)鍵里程碑
    法國領(lǐng)先的量子計算初創(chuàng)公司Quobly報告稱,F(xiàn)D-SOI技術(shù)可以作為商業(yè)量子計算的可擴(kuò)展平臺,充分利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制造